微波热烫结合酶解处理制备芦笋提取物工艺研究

林学清

（福建省轻工业研究所，福建 福州 350001）

微波热烫结合酶解处理制备芦笋提取物工艺研究

林学清

（福建省轻工业研究所，福建 福州 350001）

通过正交设计实验，进行微波热烫结合酶解处理制备芦笋提取物的工艺研究。结果表明，在微波功率800W、处理时间60s 、芦笋段长5cm的条件下，可以充分钝化芦笋中过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）活性；热烫处理后的芦笋经细微化处理后，复合加入0.8%中性蛋白酶和1.6%纤维素酶，在35℃、pH值7.0的条件下处理180 min，提取液的可溶性固形物达8.2%；提取液经真空浓缩、喷雾干燥可制成有效成分高，水溶性好的芦笋提取物。

芦笋提取物；微波热烫；纤维素酶；中性蛋白酶

芦笋（Asparaus.officnalis.linne），属百合科天门冬属多年生宿根性草本植物，因嫩茎长出地面形似小竹笋而得名。

芦笋嫩茎的营养成份与功能物质含量丰富，具有良好的功能作用[1-3]。据《食物成分表》，鲜芦笋含水分93%、蛋白质1.4%、脂肪0.1%、碳水化合物3.0%、膳食纤维1.9%、灰分0.6%；每100g芦笋中含钙10mg、镁10mg、磷42mg、铁1.4mg、钠3.1mg、钾213mg、β-胡萝卜素100μg、维生素B10.04mg、维生素B20.05mg、维生素C45mg、尼克酸0.7mg；在日本和欧美被视为一种不可多得的保健营养蔬菜，誉为“蔬菜之王”。芦笋不仅是味美的营养蔬菜，而且具有极强的保健功效，20世纪70年代初，美国一位牙科医生通过食用大量的芦笋治好了自己的眼癌和恶性淋巴癌，1974年物化学家卢茨得出芦笋可以治癌的结论。

在我国医学史上早有芦笋治疾患的记载，据明代李时珍《本草纲目》，芦笋能“瘿结热气、利小便”。芦笋根被称为小百部，能润肺镇咳、祛痰、杀虫等。芦笋与其他天门冬属植物一样含有天门冬酰胺、β-谷甾醇及糖醛衍生物等，故对心血管系统，泌尿系统和其他人体器质性病变都有疗效；芦笋还含有大量芦丁、甘露聚糖、胆碱、精氨酸等，对维护毛细血管形态、弹性及生理功能有较好的作用。据现代医学研究，芦笋中含有的天门冬酰胺是一种能使细胞正常生长而控制癌细胞生长的物质，对急性淋巴型白血病患者的细胞脱氢酶有一定的抑制作用；芦笋中含有的叶酸、核酸，对癌瘤也有抑制作用。所以芦笋对白血病、淋巴腺癌、乳腺癌、肺癌均有特殊疗效。另外还发现芦笋对高血脂、心脏病、高血压动脉硬化症也有疗效。早在2千年前《神农本草经》上己将芦笋列为“上品之上” 仅次于人参，久服轻身益气延年。

研究利用微波处理钝化氧化酶，以外源的纤维素酶及中性蛋白酶降解芦笋中的相关大分子物质，结合过滤、浓缩和干燥等工艺，制备芦笋提取物，为开发芦笋功能食品提供条件。

1 材料与方法

1.1 材料

芦笋：为产自福建省东山县的新鲜芦笋嫩茎；

纤维素酶：食品级，酶活力（16000U/g），湖州米纯生物科技有限公司；

中性蛋白酶：食品级，酶活力（100000U/g），南宁庞博生物工程有限公司；

化学试剂均为分析纯。

1.2 仪器设备

85-2型恒温磁力搅拌器：上海麦尚科学仪器有限公司；小型实验室微波干燥箱：南京苏恩瑞实验仪器有限公司；DK-80型恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；PL602-S型 电子天平：上海精宏实验设备有限公司；DS-1型高速组织捣碎机：上海标本模型厂；JM-L80胶体磨：上海博生水泵制造有限公司；TDL-5-A型A nke离心机：上海市离心机械研究所；RE52A型旋转蒸发仪：上海精宏实验设备有限公；YC-015小型喷雾干燥机：上海雅程仪器设备有限公司；PB-10标准型 pH计： 赛多利斯科学仪器(北京 )有限公司；分光光度计（721型）上海光学仪器厂；WAY-2W阿贝折射仪：上海精密仪器仪表有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工艺流程

芦笋→清洗→预处理→微波灭酶→打浆→细微化处理→酶解→灭酶→去杂→真空浓缩→喷干→芦笋提取物

1.3.2 实验方法

1.3.2.1 微波灭酶处理

采用正交设计，试验芦笋的不同切段方式，不同的微波功率和不同的处理时间的对芦笋中多酚氧化酶（PPO）和过氧化物酶（PDO）活性的影响。

1.3.2.2 酶解工艺研究

采用正交设计，利用纤维素酶和中性蛋白酶对芦笋进行酶解处理，研究酶用量、酶解温度、酶解时间及pH值对芦笋提取液可溶性固形物的影响。

1.3.3 分析方法

1.3.3.1 PPO和POD活性的测定方法[4-5]

1.3.3.1.1 酶液的提取：

取处理后芦笋笋的茎部组织100g，斩碎研磨匀浆，每种处理精确称取浆料20g，加入适量0.2mo1/L、pH6.5的磷酸缓冲液匀浆，之后全部转入离心管，在温度0℃、转速5000r／min条件下，离心30min，上清液过滤转入25mL容量瓶中。用0.2mol/L、pH6.5的磷酸缓冲液定溶至刻度，4℃保存，待测PPO和POD活性。

1.3.3.1.2 PP0活性的测定：

比色杯中，2.8ml、0.05mol/L儿茶酚（用0.05mol/L、pH6.5的磷酸盐缓冲液配制）+0.2ml酶液。在30℃保温3min，在420nm测定吸光度变化，连续测定10min，以单位时间内酶液吸光度变化0.001定义为1个酶活性单位（U/ml）。

1.3.3.1.3 POD活性的测定：

比色杯中，0.5ml、1.5%(W/V)愈创木酚（溶剂为50%乙醇）十0.2mL、0.5%(W/V)H202十0.2ml酶液十0.2ml、0.05mol/L、pH 6.5磷酸盐缓冲液。在30℃保温3min，在470nm测定吸光度变化。连续测定10min，以单位时间内酶液吸光度变化0.001定义为1个酶活性单位（U/ml）。

1.3.3.2 总黄酮：AlCl3法

1.3.3.3 可溶性固形物：阿贝折光法

1.3.3.4 还原糖：费林滴定法

1.3.3.5 氨基酸态氮：水合茚酮比色法

2 结果与分析

2.1 微波热烫处理对芦笋PPO和POD活性的影响

PPO和POD广泛存在于各类果蔬中，研究显示，PPO是引起果蔬加工后褐变的主要氧化酶，POD是引起果蔬加工不良风味的主要氧化酶；同时还会造成有效成份的氧化损失。为了减少这些氧化酶不利作用，通常在水果、蔬菜加工前进行灭酶处理。传统的灭酶方法是热烫，常规的热烫手段主要是采用热水或蒸汽等方式，这样的热烫处理营养成分流失等损失严重，而且能源消耗较大[6-8]。

微波热烫，就是果蔬中的极性分子(水分子等)朝向因微波外电场方向改变而随之反复转换，此过程分子运动和相互摩擦产生热量，使果蔬被加热。微波穿透力强，食物内外受热一致，不产生“外熟里生”现象。微波热烫灭酶，可减少水溶性营养成分的损失，并能较好地保持产品的风味和色泽[8-9]。

试验以微波功率、处理时间及芦笋切段长度3种因素各取3个水平，采用L9（34）正交设计，进行试验。各因素的水平设置见表1，试验结果见表2。

表1 因素水平表

表2 微波处理对芦笋PPO和POD活性的影响

从表中可知，微波功率、处理时间及芦笋切段大小等对两种氧化酶钝化作用的效果均有影响，且影响的趋势两者相似。根据极差分析，两者的因素主次顺序均为 A＞B＞C，即最重要的因素为微波功率，依次为处理时间及芦笋切段大小。微波处理的最佳组合为A3B3C3，即微波功率800W、处理时间60s、芦笋段长5cm，在此条件下，两种酶的活性均为0。 方差分析结果如表3、表4。

方差分析结果显示，各因素的3个水平之间P＞0.05，差别没有统计学意义。因此，在本实验条件下，微波功率、处理时间及芦笋切段大小的变化，也存在对酶的活性不产生影响的可能。

2.2 芦笋酶处理的结果

研究证明，纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等酶制剂，能有效地分解食物中的阿拉伯木聚糖、D—葡聚糖、甘露聚糖、纤维素、果胶和蛋白质等大分子成分，打破细胞壁，促进有效成分的溶出，并可提高人体对营养物质的消化吸收[9]。

试验利用纤维素酶、蛋白酶降解芦笋中相应的大分子物质。采用L25（56）正交表进行设计，以芦笋可溶性固形物为指标优选酶用量、酶解温度、时间及pH值。各因素的水平设置见表5，试验结果见表6。

根据极差，因素主次顺序E＞B＞A＞C＞D，酶解处理的最佳组合为A5B5C3D3E5，即复合酶的用量分别为纤维素酶1.6%、中性蛋白酶0.8%、酶解温度35℃、酶解时间180min及pH值7.0。采用本参数水解芦笋液获得可溶性固形物为8.2%。方差分析结果见表7。

表3 PPO活性影响的方差分析

表4 POD活性影响的方差分析

表5 因素水平表

表6 酶解试验结果

表7 酶解试验结果方差分析

中性蛋白酶用量（B）和纤维素酶用量（E）的5水平之间，差别有统计学意义（P＜0.05）；而酶解时间（A）、酶解温度（C）和酶解pH值（D）的5水平之间，差别没有统计学意义（P＞0.05）。所以，这两种酶不同用量，可影响芦笋可溶性成分的提取。

2.3 芦笋提取物的性能指标

芦笋酶解液经灭酶、过滤、真空浓缩及喷雾干燥等工艺处理，制成粉未状芦笋提取物。提取物的性能指标见表8。

表8 芦笋提取物的性能指标

3 结论

在微波功率800W、处理时间60s、芦笋段长5cm的条件下，可以充分钝化芦笋中过氧化物酶（PO D）和多酚氧化酶（PPO）活性；微波热烫处理的芦笋经细微化处理后，复合加入0.8%中性蛋白酶和1.6%纤维素酶，在酶解温度35℃、酶解时间180min、 PH值7.0的条件下进行提取，提取液的可溶性固形物达8.2%；提取液经真空浓缩、喷雾干燥等工艺，可制成有效成分高，水溶性好的芦笋提取物。

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10.3969/j.issn.1007-550X.2017.03.003

TS201.2

A

1007-550X（2017）03-0040-06

2017-01-09

林学清（1968- ），女，福建南安人，工程师，主要从事食品加工工艺研究。